1、<p>　　電子線路課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）</p><p>　　題目 序列信號(hào)發(fā)生器 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 題目要求與方案論證1</p><p>　　1.1序列信號(hào)發(fā)生器1</p><p>　　1.1.1題目要求1</p&

2、gt;<p>　　1.1.2 方案論證1</p><p>　　1.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器2</p><p>　　1.2.1題目要求2</p><p>　　1.2.2方案論證2</p><p>　　二 電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5</p><p>　　2.1序列信號(hào)發(fā)生器5</p><

3、;p>　　2.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　三 結(jié)果與分析7</p><p>　　3.1 序列信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)7</p><p>　　3.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　四 總結(jié)與體會(huì)12</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b>

4、;</p><p><b>　　附錄13</b></p><p>　　一 題目要求與方案論證</p><p>　　1.1序列信號(hào)發(fā)生器</p><p><b>　　1.1.1題目要求</b></p><p>　　用已經(jīng)掌握的數(shù)字電路的相關(guān)知識(shí)，在Multisim10的運(yùn)行

5、環(huán)境下設(shè)計(jì)并仿真一個(gè)序列信號(hào)發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)，要求實(shí)現(xiàn)的功能如下：</p><p>　　1.1.2 方案論證</p><p>　　序列信號(hào)發(fā)生器是能夠循環(huán)產(chǎn)生一組或多組序列信號(hào)的時(shí)序電路，它可以用以為寄存器或計(jì)數(shù)器構(gòu)成。序列信號(hào)的種類很多，按照序列循環(huán)長(zhǎng)度M和觸發(fā)器數(shù)目n的關(guān)系一般可分為三種：</p><p>　　1、最大循環(huán)長(zhǎng)度序列碼，M＝2n。</p>

6、<p>　　2、最大線性序列碼（m序列碼），M=2n－1。</p><p>　　3、任意循環(huán)長(zhǎng)度序列碼，M＜2n。</p><p>　　通常在許多情況下，要求按照給定的序列信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)序列信號(hào)發(fā)生器。序列信號(hào)發(fā)生器一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是反饋移位型，另一種是計(jì)數(shù)型。 </p><p>　　反饋移位型序列碼發(fā)生器，它由移位寄存器和組合反饋網(wǎng)絡(luò)組成，從移存器

7、的某一輸出端可以得到周期性的序列碼。其設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行：1、根據(jù)給定序列信號(hào)的循環(huán)長(zhǎng)度M，確定移存器位數(shù)n，2n-1＜M≤2n。</p><p>　　2、確定移位寄存器的M個(gè)獨(dú)立狀將給定的序列碼按照移位規(guī)律n位一組，劃分位M個(gè)狀態(tài)。若M個(gè)狀態(tài)中出現(xiàn)重復(fù)現(xiàn)象，則應(yīng)增加移存器位</p><p>　　3、根據(jù)M個(gè)不同狀態(tài)列出移存氣的狀態(tài)表和反饋函數(shù)表，求出反饋函數(shù)F的表式。</p&g

8、t;<p><b>　　4、檢查自啟動(dòng)性能</b></p><p>　　5、畫邏輯圖。計(jì)數(shù)型序列碼發(fā)生器，它由計(jì)數(shù)器和組合輸出網(wǎng)絡(luò)兩部分組成，序列碼從組合輸出網(wǎng)絡(luò)輸出。設(shè)計(jì)過(guò)程分兩步：1、根據(jù)序列碼的長(zhǎng)度M設(shè)計(jì)模M計(jì)數(shù)器，狀態(tài)可以自定；2、按計(jì)數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系和序列碼的要求設(shè)計(jì)組合輸出網(wǎng)絡(luò)。由于計(jì)數(shù)器的狀態(tài)設(shè)置和輸出序列的更改比較方便，而且還能同時(shí)產(chǎn)生多組序列碼。

9、</p><p>　　m序列碼也稱偽隨機(jī)序列碼，其主要特點(diǎn)是：1、每個(gè)周期中，“1”碼出現(xiàn)2n-1次，“0”碼出現(xiàn)2n-1次，即0、1出現(xiàn)概率幾乎相等。</p><p>　　2、序列中連1的數(shù)目是n，連0的數(shù)目是n-1。</p><p>　　3、分布無(wú)規(guī)律，具有與白噪聲相似的偽隨機(jī)特性。 </p><p>　　此次實(shí)驗(yàn)，我們采用計(jì)數(shù)器74L

10、S163和數(shù)據(jù)選擇器74LS151構(gòu)成發(fā)生。</p><p>　　1.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　1.2.1題目要求</b></p><p>　　計(jì)數(shù)器電路的根本任務(wù)是能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)三十秒倒計(jì)時(shí)并以數(shù)碼管的形式顯示。主要芯片為74LS169D計(jì)數(shù)器芯片、數(shù)碼管、與門、非門以及若干電阻元件等。根據(jù)已知電路連接電路后，接通電路，

11、顯示器上呈現(xiàn)倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，觀察并進(jìn)行后續(xù)改進(jìn)。 </p><p>　　波形變換電路的根本任務(wù)是根據(jù)已知電路圖連接電路，進(jìn)而進(jìn)行方波—三角波發(fā)生器的調(diào)試、三角波—正弦波變換電路的調(diào)試并用示波器觀察正弦波、方波、三角波的波形，并調(diào)節(jié)好波形記錄之。</p><p><b>　　1.2.2方案論證</b></p><p><b>　　波形發(fā)生器

12、</b></p><p>　　我們采用方波—三角波—正弦波變換的電路設(shè)計(jì)方法。電路圖如圖所示： </p><p><b>　　原理分析</b></p><p>　　采用方波——三角波——正弦波變換的電路設(shè)計(jì)方法</p><p>　　在三角波電壓為固定頻率或頻率變化范圍很小的情況下，要以考慮采用低通濾波的方法將

13、三角波變換為正弦波。</p><p>　?。?）此電路綜合運(yùn)用運(yùn)放系列模塊和差動(dòng)放大模塊。按圖連接電路，首先調(diào)試方波—三角波。</p><p>　　（2）將Rp3滑動(dòng)變阻器與C4 斷開，由于比較器U1 與積分器U2組成正反饋閉環(huán)電路，同時(shí)輸出方波與三角波，這兩個(gè)單元電路可以同時(shí)調(diào)試。先使Rp1=10KΩ，Rp2取2.5 KΩ--70 KΩ內(nèi)的任意阻值，否則電路可能會(huì)不起振。只要電路接線正確

14、，UO1輸出方波，UO2輸出三角波，調(diào)節(jié)Rp2用示波器觀察輸出波形并記錄數(shù)據(jù)。再將電容換成C2，調(diào)試記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）調(diào)節(jié)正弦波:將Rp3與C4連接，調(diào)節(jié)Rp3時(shí)三角波的輸出幅度適當(dāng)，此時(shí)UO3的輸出波形應(yīng)接近正弦波，調(diào)整Rp4、Rw可改善正弦波波形。</p><p>　?。?）頻率范圍:函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率一般分為若干波段，低頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為：1—10HZ，1

15、0--100 HZ，100 HZ –1kHZ，1--10 kHZ，10—100 kHZ，100 kHZ –1MHZ等六個(gè)波段，測(cè)試并記錄本實(shí)驗(yàn)的頻率范圍。</p><p><b>　　三十秒倒計(jì)時(shí)電路</b></p><p><b>　　系統(tǒng)整體框圖：</b></p><p>　　用74LS169，二進(jìn)制四位加/減同步計(jì)數(shù)

16、器和74LS48N，BCD-七段譯碼器/驅(qū)動(dòng)器來(lái)做。</p><p>　　74LS48—七段譯碼驅(qū)動(dòng)器：</p><p>　　圖4 74LS48管腳排列</p><p><b>　　數(shù)碼管：</b></p><p>　　LED顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)只介紹共陰極結(jié)構(gòu)。</p><p>

17、;　　LED顯示器是由發(fā)光二極管作為為顯示字段的數(shù)碼顯示器件，圖4為一位LE顯示器的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管(a~g七段)構(gòu)成字型“8”，另外還有一只發(fā)光二極管dp作為小數(shù)點(diǎn)。各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，將此公共點(diǎn)接地，某一段發(fā)光二極管的陰極為高電平時(shí)，該段發(fā)光。例如，使b、c、f、g這4段發(fā)光二極管通電，則顯示字符“4”。</p><p>　　圖5 共陰極數(shù)碼管引腳圖</p><p

18、>　　通過(guò)對(duì)74LS192、74LS48以及共陰極數(shù)碼管管腳等特性的了解，可以用兩個(gè)74LS192來(lái)實(shí)現(xiàn)二十四進(jìn)制的可逆計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)前使8個(gè)輸入端為00000000，通過(guò)置數(shù)P?L?將00000000置到輸出端，采用反饋清零的方法，使計(jì)數(shù)到達(dá)00100100時(shí)截止，從而實(shí)現(xiàn)0~23的計(jì)數(shù)。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)，且在加計(jì)數(shù)時(shí)減計(jì)數(shù)端CPD需接高電平，減計(jì)數(shù)時(shí)加計(jì)數(shù)端CPU需接高電平，因此可以使

19、用雙刀4擲開關(guān)，一個(gè)接加計(jì)數(shù)端CPU，減計(jì)數(shù)端CPD ；另一個(gè)接高低電平，來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。</p><p>　　通過(guò)74LS48驅(qū)動(dòng)使計(jì)數(shù)器的數(shù)字在數(shù)碼管中顯示。且當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)時(shí)，數(shù)碼管顯示的數(shù)字會(huì)立即實(shí)現(xiàn)減計(jì)數(shù)。</p><p>　　二 電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p>　　2.1序列信號(hào)發(fā)生器</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)采用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇

20、器構(gòu)成發(fā)生。圖中，四位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器74LS163狀態(tài)輸出端QC、QB、QA輸出的數(shù)據(jù)，送入8選一數(shù)據(jù)選擇器74S151的地址輸入端ABC，需要獲取產(chǎn)生的序列信號(hào)接至數(shù)據(jù)選擇器74S151的數(shù)據(jù)輸入端D0-D7，數(shù)據(jù)從Y或-W端輸出。實(shí)驗(yàn)電路原理圖如圖。</p><p>　　2.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　波形發(fā)生器</b></p

21、><p>　　我們采用方波—三角波—正弦波變換的電路設(shè)計(jì)方法。電路圖如下圖所示： </p><p><b>　　電路分析：</b></p><p>　　方波發(fā)生電路的工作原理:</p><p>　　從一般原理來(lái)分析，可以在滯回比較器電路的基礎(chǔ)上，靠正反饋和RC充放電回路組成矩形波發(fā)生電路。由于滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀

22、態(tài)：高電平或低電平。兩種不同的輸出電平使RC電路進(jìn)行充電或放電，于是電容上的電壓將升高或降低，而電容的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使RC電路由充電過(guò)程變成放電過(guò)程或相反。如此循環(huán)往復(fù)，周而復(fù)始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個(gè)高低電平變化周期性交替的方波信號(hào)。</p><p>　　方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>　　在產(chǎn)生方波信號(hào)之

23、后，利用此波形輸入到一個(gè)積分電路便可輸出一個(gè)三角波。由于三角波信號(hào)是電容的充放電過(guò)程形成的指數(shù)曲線，所以線性度較差。為了能夠得到線性度比較好的三角波，可以將運(yùn)放和幾個(gè)電阻、電容構(gòu)成積分電路。</p><p>　　三角波---正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理</p><p>　　可由RC振蕩電路產(chǎn)生，也可以通過(guò)三角波——正弦波的變換電路產(chǎn)生，本設(shè)計(jì)方案中主要采用有差分放大器來(lái)完成。差分放大器工作電積

24、分，輸入阻抗高，抗干擾能力強(qiáng)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，利用差分放大電路傳輸特性曲線的非線性，將三角波型號(hào)轉(zhuǎn)化為正弦波信號(hào)，傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越好三角波的幅值U應(yīng)正好是晶體管結(jié)晶飽和區(qū)和截止區(qū)。</p><p>　　該波形變換電路優(yōu)點(diǎn)：由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力

25、較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。</p><p><b>　　計(jì)數(shù)器</b></p><p><b>　　計(jì)數(shù)器原理圖如下：</b></p><p>　　運(yùn)行步驟：輸入脈沖后，數(shù)碼管由29開始顯示并逐漸遞減至0，當(dāng)數(shù)碼管顯示為0時(shí)，小燈泡亮一下就滅掉，隨后數(shù)

26、碼管又顯示29，并重復(fù)上述步驟。</p><p>　　分析：計(jì)數(shù)器采用74LS169同步可逆雙時(shí)鐘計(jì)數(shù)器。74LS169的U/D端是加/減計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端。在置數(shù)控制端= 1、清零端MR = 0的情況下,若置數(shù)端為1, U/D端接入低電平，計(jì)數(shù)器處于減計(jì)數(shù)狀態(tài)。用兩片74LS169設(shè)計(jì)成三十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器,由74LS48譯碼,七段碼顯示器顯示計(jì)時(shí)時(shí)間。計(jì)數(shù)器個(gè)位置數(shù)端A、B、C、D分別接“1001”。計(jì)數(shù)器十位

27、中B置數(shù)端接高電平“1”, A、C、D端接低電平“0”，隨著脈沖的接入，計(jì)數(shù)器開始運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)從29到0的倒計(jì)時(shí)，當(dāng)數(shù)碼管顯示到零時(shí),信號(hào)燈亮，隨后計(jì)數(shù)器重復(fù)以上步驟。若在計(jì)數(shù)器運(yùn)作過(guò)程中，將單刀雙擲開關(guān)撥至接地端，則計(jì)數(shù)暫停，若撥回接有脈沖的一端，則計(jì)數(shù)繼續(xù)。</p><p>　　在進(jìn)行排線連接時(shí)，注意盡量不要將線交叉重疊，否則可能會(huì)導(dǎo)致電路短路等等故障。盡量將線條橫平豎直，轉(zhuǎn)折處盡量垂直。連接芯片時(shí)，注意其接地

28、與接高電平的管腳。連接電容注意區(qū)分正負(fù)級(jí)以及三極管的b,c,e。</p><p><b>　　三 結(jié)果與分析</b></p><p>　　3.1 序列信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　1、設(shè)定產(chǎn)生周期序列信號(hào)為01101001。</p><p>　　2、打開Multisim10操作平臺(tái)，從TTL元件庫(kù)中取下74S1

29、63、74S151，顯示器件庫(kù)中取下帶譯碼器的數(shù)碼管及探針等器件；以及邏輯分析儀，按實(shí)驗(yàn)電路圖連接好。</p><p>　　3、設(shè)定時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器V1頻率為100Hz，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)電路后打開工作開關(guān)，數(shù)碼管應(yīng)有0-7計(jì)數(shù)顯示，探針應(yīng)有閃動(dòng)。</p><p>　　4、雙擊打開邏輯分析儀工作界面，以備測(cè)試波形。調(diào)整邏輯分析儀時(shí)鐘源為外同步，正常后，觀察數(shù)碼管、探針、邏輯分析儀波形的變化，把有關(guān)數(shù)

30、據(jù)填入表中。測(cè)試必要時(shí)，可將電路工作狀態(tài)靜止分析。</p><p>　　5、畫出序列信號(hào)周期變化的波形及相關(guān)時(shí)鐘，注意兩波形時(shí)序6同步。</p><p>　　3.2波形發(fā)生器與計(jì)數(shù)器的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　波形發(fā)生器連接電路：</p><p><b>　　1）輸出波形</b></p><p>

31、　　用示波器觀察正弦波、方波、三角波的波形，并調(diào)節(jié)好波形記錄之。</p><p><b>　　計(jì)數(shù)器</b></p><p><b>　　四 總結(jié)與體會(huì)</b></p><p>　　這個(gè)學(xué)期期末時(shí)，我們進(jìn)行了為期一周多的電子線路程序設(shè)計(jì)課程。剛開始的時(shí)候，覺得課時(shí)安排很緊張，內(nèi)容也很麻煩，但是隨著一步步深入了解課程內(nèi)涵，

32、覺得挺有意義的，畢竟能學(xué)到許多書本外的知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的前三天，我們主要是在面包板上連接線路，其中面包板上電路的連接與大一時(shí)的電子工藝實(shí)訓(xùn)有點(diǎn)類似，只是器件都縮小了，而美觀的要求未改變，這對(duì)我們的耐心、恒心以及動(dòng)手能力的培養(yǎng)都有很大的幫助。在進(jìn)行排線連接時(shí)，注意盡量不要將線交叉重疊，否則可能會(huì)導(dǎo)致電路短路等等故障。盡量將線條橫平豎直，轉(zhuǎn)折處盡量垂直。連接芯

33、片時(shí)，注意其接地與接高電平的管腳。連接電容注意區(qū)分正負(fù)級(jí)以及三極管的b,c,e。</p><p>　　之后我們迎來(lái)了這次課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)項(xiàng)目，三人一組設(shè)計(jì)一個(gè)已定命題，我們組的題目是序列信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，因?yàn)橹拔覀儗W(xué)習(xí)了數(shù)電的相關(guān)知識(shí)，并通過(guò)上網(wǎng)查詢資料了解了電路設(shè)計(jì)的基本步驟和設(shè)計(jì)理念，即設(shè)計(jì)一個(gè)電路可以先通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真模擬，再進(jìn)行電路的實(shí)際操作，所以對(duì)序列信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，有了一定的基礎(chǔ)。</

34、p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們小組一開始沒什么思緒，因?yàn)橹皩?duì)74LS163芯片不是很了解，唯有了解的是74LS161芯片，所以要運(yùn)用它設(shè)計(jì)電路有些困難。但在探索研究的過(guò)程中，我們對(duì)相關(guān)的芯片的認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的提高，在設(shè)計(jì)中，我還發(fā)現(xiàn)自己對(duì)數(shù)電的理論知識(shí)掌握得還不夠熟練，還需學(xué)習(xí)，研究。</p><p>　　為了順利完成課程設(shè)計(jì)，我們小組通過(guò)在圖書館，上網(wǎng)搜索資料，搜索有關(guān)序列信號(hào)發(fā)生器的

35、資料，發(fā)現(xiàn)了許多與我們已學(xué)過(guò)的課程相關(guān)的書籍，這些書籍激發(fā)了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的興趣，也使我確認(rèn)了未來(lái)的前進(jìn)方向。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，有好幾次遇到這樣那樣的情況，不斷重新連接線路，分析錯(cuò)誤原因。以致有時(shí)候想要放棄，但是逃避不是解決問(wèn)題的方法，問(wèn)題始終還是在眼前，唯一能做的就是查閱相關(guān)資料，找到知識(shí)點(diǎn)，去解決問(wèn)題。</p><p>　　這次實(shí)訓(xùn)的確收獲很多，不僅初步了解了簡(jiǎn)單的面包板電

36、路連接，也學(xué)會(huì)了如何通過(guò)查找資料用陌生的芯片設(shè)計(jì)數(shù)電電路，這為我以后學(xué)習(xí)電路知識(shí)指明了方向。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 顧江，魯宏.《電子電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐》[m].東南大學(xué)出版社，2008</p><p>　　[2] 康華光，鄒壽彬等?！稊?shù)子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)電部分》[m].高等教育出版社，2002&l